Проблема масштабируемости: В чём отличия между блокчейном первого (L1) и второго (L2) уровней

Блокчейн первого (L1) и второго (L2) уровней предлагает разные подходы к масштабированию сетей распределенных реестров. В то время как разработчики блокчейнов первого уровня сосредоточены на совершенствовании базового протокола, программисты второго уровня переносят транзакции за пределы цепи, чтобы сделать их быстрее и дешевле.

Что такое блокчейны первого уровня?

Первый уровень или L1 относится к базовому протоколу блокчейна, например Bitcoin или Ethereum. Эти сети работают на основе децентрализованной учётной книги, обеспеченной proof-of-work (PoW) майнингом или proof-of-stake (PoS) стейкингом. L1-цепочки, такие как Bitcoin и Ethereum, обеспечивают непревзойденную безопасность. Однако в пиковые моменты обе эти сети сталкиваются с медленной скоростью транзакций и высокими комиссиями.

Разработчики нескольких сетей L1 работают над улучшением масштабирования первого уровня с помощью таких методов, как увеличение размера блока, шардинг и внедрение консенсуса proof-of-stake. Однако существенная модернизация первого уровня требует координации действий операторов узлов и может занять годы. Поэтому некоторые блокчейны намерены использовать протоколы L2 в качестве временного или долгосрочного решения.

Что такое блокчейны второго уровня?

Решения второго уровня или L2 используют преимущества безопасности существующего блокчейна первого уровня, обеспечивая при этом более быстрые и дешевые транзакции вне цепочки. Затем данные обобщаются и размещаются на L1, но так происходит не всегда.

Вот несколько ключевых решений L2:

Lightning Network для биткоина

Lightning Network (LN) в Биткойне - это решение второго уровня масштабирования, призванное способствовать более быстрым и недорогим транзакциям на блокчейне Биткойна (L1). Она работает поверх базового слоя Bitcoin, позволяя проводить мгновенные платежи в обход необходимости подтверждения блоков.

Транзакции в Lightning Network происходят вне цепочки в платежных каналах между пользователями. В блокчейн Биткойна записываются только транзакции открытия и закрытия каналов. Участники могут проводить многократные транзакции внутри этих каналов, что снижает перегруженность и комиссионные сборы на L1.

Впрочем, критики осуждают LN за то, что в ней широко используются кастодиальные кошельки, которые вынуждают пользователей доверять третьим лицам распоряжаться их деньгами. Кроме того, внецепочечный метод представляет собой риск: если у узлов не будет должного резервного копирования, это может привести к безвозвратной потере средств.

Loopring и ZK-роллапы для Ethereum

Loopring использует zero-knowledge rollups (ZK-rollups) для пакетной обработки сотен транзакций вне цепи и генерирования криптографического доказательства, подтверждающего их валидность. Это доказательство передается на первый уровень (Ethereum), что избавляет от необходимости обрабатывать каждую транзакцию в цепочке.

Polygon ZKEVM также использует технологию ZK-rollup, чтобы предложить высокую пропускную способность Ethereum-транзакций с меньшей комиссией. Что касается рисков, то некоторые считают, что, во многом полагаясь на ZK-роллапы, можно привнести риски централизации, так как валидаторы и секвенсоры становятся ключевыми в системе.

Кроме того, ZK-роллапы сложны как с точки зрения их теоретических основ, так и с точки зрения реализации. Эта сложность может привести к потенциальным уязвимостям, если их неправильно реализовать или недостаточно тщательно протестировать.

Оптимистичные роллапы

Оптимистичные роллапы, такие как Optimism и Arbitrum, предлагают аналогичное повышение пропускной способности за счет обработки транзакций вне цепи. Однако они используют другой подход, нежели ZK-роллапы, для урегулирования данных на первом уровне.

В то время как ZK-роллапы криптографически доказывают валидность, оптимистичные роллапы предполагают, что транзакции валидны, и только при необходимости производят расчеты/разбор транзакций на первом уровне. Для этого требуется отдельный механизм защиты от мошенничества.

Optimistic rollups также сложны, и, как и ZK-rollups, технология может привести к непредвиденным уязвимостям или багам. Еще одна неприятная особенность - задержка при выводе средств из оптимистичного роллапа обратно в основную цепочку.

Starknet и Validium

Starknet использует доказательства Stark для подтверждения транзакций вне цепи для последующего расчета на Ethereum. Платформы Validium, такие как Boba Network, также перемещают исполнение контрактов за пределы цепи, но не возвращаются на первый уровень.

Критика Starknet и Validium включает в себя сложность, допущения о доверии и вычислительные затраты. Кроме того, опора на конкретные сущности для хранения данных вне цепи может привести к централизации, что потенциально делает систему более уязвимой для атак или манипуляций.

Проблема масштабируемости

Ни одно решение не предлагает скорость, безопасность и децентрализацию в равной степени. Второй уровень нацелен на скорость транзакций, не жертвуя безопасностью первого уровня. Однако некоторые считают, в результате перемещения вычислений за пределы цепи теряется децентрализация.

Другие настаивают на том, что идеальное долгосрочное решение, скорее всего, сочетает в себе первый и второй уровни. Между тем многочисленные криптоэнтузиасты по-прежнему твердо уверены в том, что только L1 имеют значение в долгосрочной перспективе.

Таким образом, платформы второго уровня предлагают иной путь к масштабируемости за счет обработки транзакций вне цепи, в то время как некоторые из них по-прежнему пользуются преимуществами эффективной модели безопасности первого уровня. Для некоторых этот баланс скорости и безопасности делает решения второго уровня весьма привлекательными для внедрения блокчейна. В то время как другие отвергают L2 как пустую трату времени или считают их совершенно бессмысленными, дискуссия продолжается. И все же, благодаря многолетним обсуждениям, работа над усовершенствованием обоих уровней продолжается, стремясь достичь оптимального сочетания масштабируемости, безопасности и децентрализации.

Источник